1 Immunosia G. Falgarone INSERM ERI18, EA-4222 Service de Rhumatologie Hôpital Avicenne AP-HP,...
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1
Immunosia
G. FalgaroneINSERM ERI18, EA-4222 Service de Rhumatologie
Hôpital Avicenne AP-HP, Université Paris 13 Bobigny
AVICENNE GHU Nord AP-HP
Immunité innée :Illustration pratique, la physiopathologie de la SPA
2
Définition
Immunité innée• Non spécifique• Barrières physiques
pré-existantes• Indépendante de
l’antigène• Réponse maximale
d’emblée• Pas de mémoire
Immunité adaptative
• Spécifique
• Réponse dépendante de l’antigène
• Temps de latence entre l’exposition et la réponse maximale
• Mémoire immunitaire
3
1ère étape : Les barrières
physiques
Mécanismes effecteurs de l’immunité innée (1)
Cellules épithéliales
Peau Cellules Sueur
Desquamationlavage, acides gras
Cils bronchiquesPoumon Ascenseur mucussurfactants
Site acteur fonction
NasopharynxYeux
Mucus, salive, larmes Lavage, lysozyme
Phagocytes,K, NK &LAK
SangOrganes lymphoïdes
Phagocytose & lyse intra-cellulaireCytolyse directe et dépendante des anticorps
Tractus digestifPéristaltisme, pHac. biliaires, ac. gras
Sérum et autres sécrétions
lactoferrinetransferrine
chélation ion
interferons,
TNF-
protéines antivirales activation phagocytose
lysozyme hydrolyse peptidoglycane
fibronectinecomplément
opsonisation, phagocytose augmentation, inflammation
Mécanismes effecteurs de l’immunité innée (2)
Site acteur fonction
6
Action cellulaire :La phagocytose
7
LT
LT
LTCD8
LTCD4
LB
NKT
DC
Mastocytes
PN Baso
PN Eosino
PN Neutro
Macro
NK
8
Phagocytose
Lyse pathogène intracellulaire
Inflammation et dégât tissulaire
Noyau caractéristique, cytoplasme
Granules, CD67
Polynucléairesneut rophiles
M acrophages Cellulesdendrit iques
Cellules phagocytaires
Phagocytose
Lyse pathogène intra et extra-cellulaire
Réparation tissulaire
présentation antigénique
Noyau caractéristique et CD14
Endocytose, micro-pinocytose Phagocytose
Cellules présentatrice de l’antigène (APC) professionnelleDendrites selon le stade de maturationCD80, CD86, CD11b/ouc, CD1a
IgG FcR
Éboueurs (polymères anioniques ou lipoprotéines acétylées de faible densité)
Complément
Récepteurs :
La phagocytose : Les PRR
3 types de PRR–Internalisé : scavenger (éboueurs), R au mannose, FcR –Sécrété : complément, mannose-binding lectin (MBL)
PRR = pathogen recognition receptor
10
La phagocytose : AC-récepteur FC
Digestion ds Lysozyme
Bactérie extra-cellulaireOpsonisation
11
PRR, TLR et autres PAMPS…
• PRR = pathogen recognition receptor– Sécrété : complément, mannose-binding
lectin (MBL)– Internalisé : scavenger, R au mannose– Signal cellulaire : TLR
• TLR : Toll/like receptor
• PAMPS : pathogen associated molecular pattern, les ligands
12
Superfamille des IL-1 /Toll récepteurs
• Système de défense archaïque
• Commun avec la drosophile (toll)
• Défense anti-bactérienne et fungique
• Superfamille commune au récepteur à l’IL-1
• Toll like receptor
• Récepteurs Toll-IL-1
–Immunité innée (réponse « non spécifique » aux bactéries, virus)–Récepteur au LPS–Récepteur IL-1–Domaine extra-cellulaire = LRR–Domaine intra-cellulaire = TIR
13
R é g i o n r i c h e e n L e u c i n e o u L R R( l ia is o n a u x P A M P s )
C o m p a r t i m e n t i n t r a - c e l l u la i r e
T I R : T o l l / I L - 1 r e c e p t o r d o m a i n e M y D 8 8
T R A F 6
T O L L I P
M y D 8 8M y D 8 8M y D 8 8
T R A F 6
T O L L I P
N F - k B o u J N K , p 3 8
(T A K 1 , M K K 6 )
N F - k B , J N K , p 3 8( P K R , o u T A K 1 e t
M K K 6 )
T I R A P
T L R IL - 1 R
I R A K
Bell, Trends Immunol, 2003
Super-famille des IL-1 /Toll récepteurs
14
Les TLR et leurs PAMPs• PAMP: pathogen associated molecular pattern• Type de macromolécules reconnues par les TLR
ARN double brin
Flagelline
CpGnon méthylés
Peptidoglycane (Gram positifs)LipoprotéineLipoarabinomannane (Mycobactérie)LPS (leptospires)GPI (trypanosome)Zymosan (levure)
LPS (gram négatifs)Acide lipoteïchoique (gram positifs)Protéine RSV F
ARN simple brin
15
B7.1/2CD28
T naïfTCRDC
CMH II
TLR
PAMPs
Pathogène
PRR endoc
y-tosiqu
e
B7CD28
T naïfTCR
16
DC :interface entre immunité innée et spécifique
17
(Iwasaki & Medzhitov, Nat. Immunol., 2004)
Monocytes CD myéloïdes CD plasmacytoïdes CD CD8+ CD CD11b+
IL-12, TNF, IL-6 Interférons type I IL-12 IL-10
TLRTLR
Bactéries Bactéries Gram+Gram+
Bactéries Bactéries Gram-Gram-
ChampignonsChampignons
Virus à ADNVirus à ADN
Virus à ARN Virus à ARN sbsb
Virus à ARN Virus à ARN dbdb
Monocytes:
tous les TLRs
Cellules dendritiques:
plasmacytoïdes: TLR7 et 9
Myéloïdes: TLR1, 2, 3,4, 5, 6 et 8
1
2
6
3 8
21 6
5
45
8 7 9 3 9
1
2
6
1
2
6
7 93
5
Récepteurs de type Toll Expression différentielle
18
19
Spondylarthropathies
Rhumatisme psoriasique
Spondylarthrites ankylosante
Uvéites B27
Rhumatismes articulaires
des MICIArthrites réactionnelles
20
SpondylarthropathiesSpondylarthropathies
Association au HLA-B27 (%) au HLA-B27 (%)
•Spondylarthrite ankylosante 95
•SpA indifférenciée 80
•Arthrites réactionnelles 50-80
•Rhumatisme psoriasique 50
•Rhumatismes infl. digestifs 50-75
•SpA juvénile 80
•Population générale 6-8
•Maladies fréquentes 0,52% de la population
(Saraux, J. Rhumatol 1999)
•0,53 F / 0,41 H•Sexe ratio 1 à 3•études familiales :•autres gènes ? DR4 !
(Said-Nahal, Ann Rheum Dis, 2002)
Maladie génétique mais B27 explique 50% maladie
21
HLA-B27
Gènes hors CMH
22
A
30
CARD LRRNOD
Liaison aux PAMPS (Pathogen Associated Molecular Pathern)Ex: Peptidoglycane
Domaine de « souplesse » :Changement de conformation si liaisons au ligand
Domaine de recrutement de kinase :Interaction CARD/CARD
PAMPs
Activation NFk-B
Mutation de Nod-2 :1. Pas de synergie avec TLR2 pour la synthèse de
TNF ou IL-8
2. Pas de synergie à la réponse aux TLR9 vis-à-vis des CpG
3. Augmentation de la synthèse d’IL-12
Perte homéostasie intestinale ?
Défaut de production de T régulateurs
4. Perte de la production maximale des défensines
B
A
PAMPs
•Associé maladie de Crohn
•Pas SPA
23
HLA-B27 :appartient au CMH
• Complexe Majeur d’Histocompatibilité Dénomination générique (toutes espèces)
Human Leukocyte Antigen – (HLA)CMH humain (Jean Dausset, 1950)chromosome 6, (6p21.3)
Complexe : > 200 gènes codant pour des produits très divers.
Majeur :Les produits sont à l’origine de différences allogéniques importantes entre individus de la même espèce.
Histocompatibilité :A l’origine de phénomènes de rejet de greffe entre sujets incompatibles.
24
Structures du CMH Structures du CMH Classe I et Classe IIClasse I et Classe II
Classe I Classe II
Une chaîne TM: HLA-A, B et C associée à la 2-microglobuline
Deux chaînes TM: HLA-DPA, DPB; DQA, DQB et DRA, DRB
Membraneplasmique
Cytosol
Domaines extra-cellulaires
Sillon peptidique
2-microglobuline
11 22
33
11
22
11
22
HLA-AHLA-BHLA-C
H2-KH2-DH2-L
HLA-DRHLA-DQHLA-DP
H2-I-AH2-I-E
25
26
HLA-B27 : Sous-typesSous-type
-5* 59 67 69 70 71 74 77 80 81 82 83 94 95 97 103 113 114 116 131 152 211
Poche A B B F F (F) (F) C/F D/E F EB*2705 A Y C A K A D D T L L R T L N V Y H D S V AB*2701 - - - - - - Y N - A - - - - - - - - - - -B*2702 - - - - - - - N I A - - - - - - - - - - -B*2703 - H - - - - - - - - - - - - - - - - - - -B*2704 - - - - - - - S - - - - - - - - - - - E GB*2706 - - - - - - - S - - - - - - - - D Y - E GB*2707 - - - - - - - - - - - - - S - H N Y R - -B*2708 - - - - - - - S N - R G - - - - - - - - -B*2709 - - - - - - - - - - - - - - - - - H - - -B*2710 - - - -B*2710 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E ndB*2711 - - - - - - - S - - - - - S - H N Y R - -B*2712 - - - T N T - S N - R G - - - - - - - - ndB*2713 E - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -B*2714 - - - - - - - - - - - - W T L - - - - - -B*2715 - - - - - - - S - - - - - - - - - - - - EB*2716 - - - T N T - - - - - - - - - - - - - - -B*2717 - F - - - - - - - - - - - - - - - - - - -B*2718 - - S T N T Y S N - R G - - - - - - - - EB*2719 - - - - - - - - - - - - I I R - - - - - -B*2720 - - - - - - - S - - - - - - - - H N Y R EB*2721 - - - - - - - S - - - - - - R - - - Y - EB*2722 - - - - - - - S - - - - - - - - - - Y - EB*2723 - - F T N T Y S - - - - - - - - - - - - -
27
Peptidearthritogénique
M im étism e m oléculaire
S péc ifi c ité
antigènique
Form ationhom odim ères
M isfo ld ing Interactionb2m -
chaperonne
I ndépendante
de la s péc ifi c ité
antigènique
Hypothèses sur le rôle du HLA-B 27
28
• B27 = molécule CMH de classe I
• Peptide présenté par B27» Parham, Immunol. Today, 1990» Lopes de Castro, Curr. Opin. immunol.
1998
• LT CD8+ cytotoxiques dans l’articulation
» Hermann E., Lancet, 1993» Ugrinovic S., J. Immunol., 1997
Peptide arthritogénique Peptide arthritogénique
29
Peptides liés par B27, réponse Peptides liés par B27, réponse T et mimétisme moléculaireT et mimétisme moléculaire
• Séquences peptidiques bactériennes se
liant à B27– PPLRRYLEARRDVI P. aeruginosa methyl transférase
– EWLRRCVEAFGLQP K. pneumonaie nitrogénase nifN
– ARVTARRYLEFLE B. megaterium
Scofield R.H., Lancet1995
• Séquence peptidique de classe I se liant à B27
– EWLRRYLENGKETLQRVDP 169 179 région HV3
» Scofield R.H., PNAS 1993 » Boisgérault F., JCI 1996
30
ERp572-m
tpn
crtcln
CL
Membrane cellulaire externe
Golgi
Réticulum endoplasmique
Peptides
32
Modèle du rat transgénique
pour le HLA-B27
– Plusieurs lignées de rats transgéniques pour HLA-B27/m (Hammer, Cell, 1990)
Quelques copies (6)21-4L (Lew)
développement normaldéveloppement normal
Nombreuses copies (150)33-3 (F344) 21-4H (Lew)
« Spondylarthropathie » « Spondylarthropathie »
33
Modèle du rat transgénique
pour le HLA-B27
• «Spondylarthropathie» du rat :• Inflammation digestive• Arthrites• Psoriasis• conjonctivite• Inflammation rachidienne• Orchite
34
35
36
37
Rats transgéniques B27Rats transgéniques B27
• Dépendant du niveau d’expression de B27 à la surface cellules hématopoïétiques
• LT CD4+ pathogènes• Liaison peptidique
influencent maladie• Arthrites et inflammation
digestive dépendant de flore digestive
• Lignées germfree 33-3 an 21-4H
– Disparition des arthrites et inflammation digestive
– Peau, ongles, orchites inchangés
• Recolonisation des rats B27– Inflammation digestive en qq
jours– Arthrites– Bacteroides
• Expériences de décontamination
– Metronidazole
38
Yersinia-Are-B27• Infections à Yersinia
pseudotuberculosis (Ypst) et Yersinia enterocolitica (Yent) compliquées d’arthrites réactionnelles (Are)
• Association au HLA-B27• Dans l’articulation :
– Pas de Yersinia vivante – Antigènes yersiniens présents– Clones anti-Yersinia dans le liquide
articulaire et la synoviale» Hermann E., Lancet, 1993» Ugrinovic S., J. Immunol.,
1997
Première mise en évidence in vivo de cellules cytotoxiques anti-Yersinia
Spécificité anti-Yersinia
Restriction par le CMH de classe I
Cellules T CD8 +
Cibles infectées par la bactérie vivante
Falgarone G., J. Immunol., 1999
39
d'a
prè
s C
orn
elis
& W
olf-
Wa
tz (
Mo
l. M
icro
bio
l., 1
99
7)
ad
ap
té p
ar
Silh
avy
(S
cie
nce
19
97
)
40
Cytotoxicité anti-Yersinia et B27
• Réponse CTL spécifique de Yersinia chez le rat B27 :– Pas de restriction B27 :
• > Hypothèse du peptide arthritogénique infirmée
• Mais rôle de B27 :– Réponse CTL plus faible chez les rats B27– Lyse des cibles B27+ diminuée
• Diminution des défenses anti-bactériennes ? • > Persistance de la bactérie ?
– Mécanismes indépendant de l’antigène – fonction CMH B27
41
Interaction beta2microglobuline-chaperonne (persistance bactérienne)
• Macrophages (U937) B27 infectés par Salmonelle
• Persistance de la bactérie prolongée• Production NO diminuée (- IL-10, +TNF)• Transduction NFB altérée
» Granfors, A&R, 2000
42
Spondylarthrite, immunité
innéeEt stress cellulaire
43
Spondylarthrite, immunité innée
• Cellules dendritiques
• Macrophages
44
Défaut de stimulation des T allogéniques et syngéniques
3 30
101
102
103
104
105 DC NtgDC B27
DC NtgDC B27C
pm
DC per well (x10-3 )
Allogénique
Syngénique
10
45
Peptidearthritogénique
M im étism e m oléculaire
S péc ifi c ité
antigènique
Form ationhom odim ères
M isfo ld ing Interactionb2m -
chaperonne
I ndépendante
de la s péc ifi c ité
antigènique
Hypothèses sur le rôle du HLA-B 27
46
Stress intracellulaire :Misfolding
• Accumulation de HLA-B27 non replié
• Production de chaperonne
• Modification métabolisme cellulaireréponse stress modifiéproduction interferon augmentée
après stimulation TLRTurner, Colbert et al, A&R, 2007
47
Expression membranaire
• Dimères ou B27 anormaux
• Reconnus KIR :– Killer Inhibitory Receptor
48
Cellules NK
• Cytotoxicité NK naturelle :– cellules Natural Killer, killers
et IFNgamma
• Lyse cellules tumorales, cellules infectées par les virus, cellules en vieillissement.
• Cytotoxicité repose expression des antigènes CMH class I
• 10-20% lymphocytes circulants
• LGL : large granular lymphocytes
• CD16+, CD56+ , CD57+, CD69+, CD94+, CD122+, CD158+, CD161+, CD8+
• Lyse des cellules n’exprimant pas le classe I
• Apoptose, après contact cellulaire en 30 à 90 mn
49
Cellules NK• KIR et KAR
• Killer Inhibitory/Activating Receptor CD158
Sous-famille KIR2DL KIR2DL1
KIR2DL2 KIR2DL3 KIR2DL4 Sous-famille KIR3DL KIR3DL1 KIR3DL2
Sous-famille KIR2DS KIR2DS1 KIR2DS2 KIR2DS3 KIR2DS4 KIR2DS5
Sous-famille KIR3DS KIR3DS1
50
KIR3DKIR2D
51
Regulation des fonctions NKRegulation des fonctions NK
MHC I KIR KAR KAL
Pas de lyse Lyse
52
KIR et SPA
KIR3DL1 KIR3DS1
Chan, A&R, 2005
53
Récepteurs éboueurs et SPA
• CD63 macrophagique augmenté dans les sites inflammatoires– Action anti-inflammatoire– Inhibition fonction T
» Baeten, A&R, 2004
– Observés dans intestin– Synthèse amines vasoctives?– TLR2 et TLR4 augmentés– Cytokines-monokines (TNFalpha)
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B7.1/2CD28
T naïfTCRDC
CMH II
TLR
PAMPs
Pathogène
PRR endoc
y-tosiqu
e
B7CD28
T naïfTCR
Stress cellulaire:-Défaut repliement-hétérodimère
Défaut régulation défense contre pathogène :-diminution?-Entretien inflammation)
Interaction dépendant ag :rôle lymphocytes T